Table of Contents
masbejo.com *_* Mungkin sebagian besar dari kita belum paham, bahkan belum pernah mendengar sama sekali apa itu SMPS. PSU atau power supply adalah suatu rangkaian atau peralatan elektronik yang menyuplai daya listrik suatu beban dari sumber listrik yang karakteristik dayanya {arus/tegangan} tidak sesuai dengan beban tersebut. SMPS merupakan salah satu jenis PSU dengan efisiensi daya yang baik.
Apa Itu SMPS
SMPS { Switch Mode Power Supply } adalah salah satu jenis PSU yang menggunakan metode switching {pen-sakelaran} yaitu dengan cara menghidupkan {on} mematikan {off} tegangan yang masuk kedalam transformator menggunakan komponen –komponen eletronik pada frekuensi tertentu. Pada dasarnya mempunyai 2 arti kata, yaitu:
Power Supply adalah suatu peralatan elektronika yang berfungsi menyuplai daya listrik suatu beban dari sumber listrik yang karakteristik dayanya {arus/tegangan} tidak sesuai dengan beban tersebut. Dalam sistem SMPS tegangan output yang dihasilkan adalah tegangan DC.
Switching Regulator adalah suatu rangkaian listrik yang berfungsi untuk menstabilkan tegangan output terhadap perubahan-perubahan seperti, tegangan masukan, arus beban dan temperature ruangan yang tidak konstan.
Prinsip Kerja Dasar SMPS
Rangkaian SMPS.
- Penyerahan – merubah tegangan masukan AC menjadi tegangan keluaran DC.
- Konverter – merubah tegangan dc menjadi tegangan keluaran yang sesuai dengan kebutuhan
- Filtering – menghilangkan denyut (ripple) pada tegangan keluaran
- Regulasi – membuat agar besarnya tegangan keluaran stabil terhadap perubahan tegangan masukan dan perubahan beban.
- Isolasi – mengisolasi bagian sekunder dari bagian primer, dengan tujuan agar chasis bagian sekunder kalau dipegang tidak timbul bahaya kena sengatan listrik.
- Proteksi – mampu melindungi peralatan dari tegangan keluaran yang over dan melindungi power supply dari kerusakan jika terjadi suatu kesalahan.
SMPS Vs Power Supply Biasa/Linier
SMPS bekerja pada frekuensi kerja yang jauh lebih tinggi yaitu 50 kHz- 500 kHz. Perlu diketahui juga bahwa makin tinggi frekuensi artinya makin efisien kerjanya, sehingga dengan keluaran yang sama dengan power supply linier memiliki bobot yang jauh lebih ringan dan dengan trafo yang berukuran jauh lebih kecil.
SMPS Memiliki Efisiensi Yang Tinggi
Arus keluaran pada power supply linier(trafo besi) tergantung tap dari trafo yang ada. Untuk jenis power supply non-regulasi, tegangan keluaran bervariasi tergantung pada beban arusnya. Tapi untuk power supply linier yang teregulasi, didalam prosesnya menghasilkan disipasi daya transistor atau panas yang berlebihan sehingga menurunkan efisiensinya. Trafo Inti besi juga menghasilkan kerugian daya yang cukup besar, yang pada akhirnya cuma bisa menghasilkan efisiensi antara sekitar 30 atau 40% saja.
Pada SMPS, tegangan keluaran mudah diset pada voltase berapapun dan pada arus berapapun sesuai kapasitas tanpa terpengaruh oleh dimensi dan berat. System pensaklaran pada SMPS, regulasi tegangan bisa diperoleh hanya dengan mengatur lebar pulsa, yaitu dengan cara transistor mosfet bekerja secara mati sepenuhnya atau hidup sepenuhnya – maka panas dan kerugian daya yang ditimbulkan akan sangat minim. Hal ini sehingga pada power supply SMPS menjadi lebih dingin, yang artinya lebih sedikit daya yang terbuang. Dioda perata adalah penyumbang utama kerugian daya pada SMPS – namun meskipun begitu masih bisa menghasilkan efisiensi tipikal antara 60 – 80%.
Stabilitas SMPS
SMPS mempunyai toleransi kisaran tegangan masukan yang lebar. Tegangan masukan bervariasi, yaitu antara tegangan DC 150 – 300V atau pada tegangan AC antara 90 – 265V, SMPS masih mampu memberikan tegangan keluaran yang stabil alias tidak gampang drop. Dengan demikian SMPS juga sering disebut dengan AC MATIC; yang artinya meskipun tegangan input anjlok sangat rendah menjadi 90V, ini tidak mempengaruhi tegangan output yang bisa tetap utuh atau tidak drop ketika diberi beban. Beda dengan catu daya linier, dimana ketika tegangan input AC dari jala-jala listrik drop misalnya hingga 90v(tegangan jala-jala normal umumnya 220V), maka keluaran juga akan drop banyak bahkan hingga tak mampu menyalakan peralatan yang disupply karena tak mampu mencukupi tegangan kerjanya.
Suhu kerja SMPS juga lebih dingin dari trafo linier, sementara suhu kerja trafo linier jauh lebih panas. Suhu trafo yang panas pada trafo linier akan mengurangi tegangan, sementara hal ini tak terjadi pada SMPS. Kesimpulan, trafo SMPS tak pernah drop selama tegangan masukannya masih tetap stabil.
SMPS Tidak Mudah Panas
Salah satu kelemahan trafo inti besi adalah memiliki suhu kerja yang tinggi, yang ini menyebabkan tegangan menjadi turun. SMPS beda, trafo inti ferit pada SMPS tak mudah panas sehingga tegangan kerja yang dikeluarkan relatif stabil. Untuk itulah SMPS sangat cocok dan banyak diaplikasikan untuk peralatan yang membutuhkan pasokan tegangan secara kontinyu dalam waktu sangat lama on misalnya 24×7 alias ON secara terus-menerus.
Perawatan SMPS Lebih Murah
SMPS, jika rusak paling sering adalah mosfet atau mungkin resistor dan diode kecil. Sedangkan power supply linier, justru travo inti besinya yang sering terbakar atau bocor. Harga mosfet tentu saja jauh lebih murah daripada harga travo inti besi yang paling kecil 500mA sekalipun. Travo inti besi yang terbakar memang bisa di gulung ulang, namun biayanya masih lebih mahal daripada harga mosfet. Apakah trafo inti ferrite SMPS nggak bisa rusak?… ya tentu bisa saja, tapi ini jarang terjadi, dan kalaupun rusak juga bisa digulung ulang namun dengan biaya yang jauh lebih murah daripada jasa gulung travo inti besi ~ bahkan bisa digulung sendiri.
Kelebihan SMPS Lainnya
- SMPS bisa dilengkapi sistem proteksi, Jadi jika ada konslet atau kesalahan dalam penggunaan maka SMPS akan mengaktifkan system protek sehingga tegangan keluaran menjadi 0 dan tidak membahayakan sirkit elektronik.
- Isolasi dari jala-jala jauh lebih baik, sehingga jarang terjadi kebocoran tegangan tinggi yang menyebabkan sengatan listrik pada blok rangkaian yang disupply misalnya audio. Trafo inti besi sangat sering terjadi kebocoran antara primer dan skunder, yang banyak kasus telah menyebabkan orang tersengat tegangan jala-jala ; selain itu trafo bocor juga bisa menyebabkan distorsi/noise terutama jika digunakan pada audio ampifier.
Kekurangan Utama SMPS
- SMPS adalah unit yang tidak mudah dirakit oleh pemula karena lebih kompleks dan membutuhkan ketelitian yang tinggi. Selain itu juga perlu menyearahkan tegangan tinggi 220VAC dari jala-jala yang akan berubah menjadi 300VDC. Dengan demikian sangat berbahaya apabila kurang berhati-hati ketika merakitnya sendiri tanpa pengetahuan yang memadai tentang SMPS – Kecuali anda membeli kit yang sudah jadi, bukanlah menjadi persoalan serius bagi pemula.
- Kelemahan lainnya apabila rakitan dan part SMPS terutama ultra fast dioda dan kapasitor tapisnya yang KW atau kualitas kurang bagus, maka frekwensi liar/harmonik pada keluaran bisa tidak diredam dengan baik, sehingga akhirnya akan menyebabkan gangguan suara noise yang cukup mengganggu pada Audio. Hal ini karena beroperasi menggunakan tegangan pulsa frekwensi tinggi. Efek noise pada audio jika menggunakan SMPS juga bisa disebabkan karena tegangan ripplenya yang lebih tinggi daripada power supply linier.
- Membutuhkan sistem regulasi tegangan yang lebih baik, sebab kalau tidak maka kualitas audio akan buruk/cacat.
- SMPS sebenarnya sangat rentan rusak terutama jika harus memikul beban daya yang besar. Hal ini biasanya terjadi pada FET atau diode frekwensi tingginya, jika tak kuat biasanya akan panas dan akhirnya mati sehingga tegangan keluarannya juga langsung 0V alias matitotal. Ini kualitas rangkaian dan type dan mutu komponen terutama FET dan diode sangat menentukan ketahanan SMPS.
- Jika ada kegagalan kerja, maka output tegangan bisa sangat tinggi dari yang diharapkan yang bisa membuat kebocoran transistor, kapasitor meledak, bahkan semua komponen rusak sehingga SMPS menjadi sulit diperbaiki lagi.
Kesimpulan: desain SMPS yang dibuat sangat sederhana atau tidak dikerjakan dengan baik, bahkan hasilnya mungkin bisa lebih buruk daripada power supply linier/trafo besi khususnya untuk peralatan audio.
